Untersuchungen zur Strahl-/Wandinteraktion bei einem modernen Dieselbrennverfahren

Abstract

Zukünftige Emissionsgrenzwerte stellen eine große Herausforderung für die Automobilindustrie dar. Die aufgrund der Grenzwerte notwendige Abgasnachbehandlung bei PKW Dieselmotoren, erfordert einen beträchtlichen Aufwand an Herstellungs und Entwicklungskosten und erhöht zudem den Kraftstoffverbrauch. Da der diesbezügliche Aufwand stark mit den Motorrohemissionen verbunden ist, ist es auch weiterhin notwendig, Schadstoffemissionen und Verbrauch durch innermotorische Maßnahmen zu senken.<br />Schwerpunkt der Diplomarbeit lag deshalb in der Weiterentwicklung von bestehenden Brennverfahren hinsichtlich zukünftiger Abgasnormen. Zu diesem Zweck wurde in dieser Arbeit der Einfluss der Kraftstoffstrahlausbreitung und Wandinteraktion auf die Gemischbildung und Emissionen eines modernen PKW DI Dieselmotors untersucht. Dabei kam ein Einzylinder Forschungsmotor mit optischen Zylinderkopfzugängen zum Einsatz. Zu Beginn wurden emissionsrelevante Motorbetriebspunkte aus vorhandenen Rollentests bestimmt und am Motorprüfstand analysiert. Zur Charakterisierung der Betriebspunkte stand zusätzlich zur konventionellen Prüfstandsmesstechnik ein VisioScope System zur Verfügung, mit dem die Gemischbildung und Verbrennung optisch untersucht wurde.<br />Anschließend an die Diskussion des Basisbrennverfahrens wurden verschiedene Kolbenmulden und Düsenvarianten untersucht und mit der Basis verglichen. Neben der Untersuchung von verschiedenen Hardewarevarianten wurde eine Potenzialabschätzung eines modifizierten Brennverfahrens durchgeführt.<br />Ziel dieses Brennverfahrens ist die Reduktion des vorgemischten Anteils der Verbrennung, bei gleichzeitiger Reduktion des Verbrennungsgeräusches und der NOx Emissionen.<br />Zusätzlich zu den obigen Untersuchungen wurde eine AGR Massenmessung basierend auf dem Venturiprinzip ausgelegt, am Prüfstand aufgebaut und bewertet. Diese AGR Massenmessung bietet eine alternative, zu der am Prüfstand verwendeten Methode der Bestimmung der AGR Rate mithilfe der Abgasanalyse.<br />